昆明動物所在樹蛙科系統發育和進化研究方面取得進展

2021-01-17 中國科學院

  穩健的系統發育假說是生物多樣性和進化研究的基礎,其對於解決分類爭議,理解演化歷程和解析分化模式至關重要。樹蛙科(Rhacophoridae)隸屬於兩棲綱Amphibia、無尾目Anura,多樣性豐富,目前已描述有約19個屬420個物種,廣泛分布於東亞、東南亞、南亞和非洲地區。該類群表現出多樣的性狀差異,因此,該科在生物學的諸多領域受到廣泛關注,是驗證進化假說的理想材料。近些年,基於傳統DNA基因片段數據,樹蛙科的系統發育研究取得了較大進展,但是,爭議和衝突的地方仍然廣泛存在,需開展深入的系統研究。另外,樹蛙科有著兩棲類中最為豐富的繁殖類型,但是,這些繁殖方式是如何演化的,以及與物種多樣性分化的關係,目前並不清楚。

  中國科學院昆明動物研究所車靜課題組與美國自然歷史博物館博士Elizabeth Prendini一起,聯合國內外合作者收集了各大陸樹蛙科主要代表類群物種,基於探針雜交富集的高通量測序方法,獲得了352個核基因序列,對樹蛙科進行了首次系統發育基因組學研究。分析顯示,樹蛙科主要支系間的關係得到很好解決,解決了一些分類爭議。基於時間樹,研究人員重建了現生樹蛙科的生物地理歷程。分析顯示,現生樹蛙科起源於亞洲內陸地區,時間點對應於始新世氣候適宜時期,然後輻射到東南亞、南亞、喜馬拉雅山和非洲。類似的時空演化模式在其他類群中也被報導,提示這可能是一個共同模式。

  另外,樹蛙科繁殖類型以有序的漸進的方式進行,演化方向是越來越擺脫對水體的依賴。水生繁殖方式是樹蛙科最原始的繁殖特徵,膠狀繁殖方式是水生繁殖方式向陸生繁殖方式轉變的過渡特性。不同的繁殖方式在進化上是保守的,完成樹蛙科繁殖方式的轉變持續約30 Ma,這與傳統的「適應性輻射」模式不符。重要的是,繁殖方式的演化與物種多樣性分布的不均勻緊密相關。分化速率與物種多樣性成正比,越新出現的繁殖類型越陸地化,分化速率也越高。這些結果證實,繁殖類型可能是一個關鍵性狀,促進了樹蛙科的多樣性分化。

  該研究通過廣泛的國際合作,使用新的技術和方法,提升了對物種多樣性格局形成模式的認識。研究成果以An integrative phylogenomic approach illuminates the evolutionary history of Old World tree frogs (Anura: Rhacophoridae)為題,發表在Molecular Phylogenetics and Evolution上(文章連結DOI: 10.1016/j.ympev.2019.106724),該論文第一作者為昆明動物所助理研究員陳進民、Elizabeth Prendini和昆明動物所博士研究生吳雲鶴,通訊作者為昆明動物所研究員車靜和西南林業大學副教授袁智勇。

  該工作在研究過程中得到國家自然科學基金項目、中科院東南亞中心項目及國際夥伴計劃等的支持。

基於352個核基因構建的樹蛙科物種系統發育關係

樹蛙科物種的生物地理重建

樹蛙科物種繁殖方式的祖先性狀重建

樹蛙科不同繁殖方式的分化速率比較

相關焦點

  • 昆明動物所在蝴蝶基因組大小進化方面取得新進展
    蝴蝶因其豐富的形態多樣性,自達爾文時代就作為研究物種適應性進化的重要類群之一,近幾年更被認為是研究形態遺傳、進化和發育的理想模型,已成為發育生物學、進化生物學、種群遺傳學、保護生物學和生態學等研究領域的重要模式生物之一。
  • 昆明動物所在樹蛙科動物分類及進化研究中取得新進展
    鋸腿原指樹蛙種組包括鋸腿原指樹蛙、海南原指樹蛙、多疣原指樹蛙和雙聲囊原指樹蛙等物種。由於外部形態特徵相近,關於鋸腿原指樹蛙種組內物種的分類以及物種界定長期以來一直存有爭議。另外,近來的分子系統發育研究表明,傳統的小樹蛙屬應分成小樹蛙屬和擬小樹蛙屬兩個屬。
  • 昆明動物所研究新進展:現生樹蛙科起源於亞洲內陸地區
    雲南網訊(記者 張蕊)近年來,基於傳統DNA基因片段數據,樹蛙科的系統發育研究取得了較大進展,但是,爭議和衝突的地方仍然廣泛存在,需開展深入的系統研究。樹蛙科有著兩棲類中最為豐富的繁殖類型,這些繁殖方式是如何演化的?與物種多樣性分化有何關係?
  • 螢火蟲及其成蟲生物螢光的系統進化研究取得進展
    螢火蟲是最著名的陸生發光生物,廣布於世界各地,分為9個亞科、約100個屬2000多個種,已發現的所有類群至少在幼蟲階段都可發光。螢火蟲的一些屬的有限地理分布和種群稀有性使得螢火蟲的分子系統發育關係仍有諸多不確定性,這種系統發育的不確定性在很大程度上限制了對生物螢光起源與進化這一有趣現象的探討。
  • 青藏高原地區兩棲爬行動物多樣性研究獲進展
    青藏高原保存了眾多珍稀瀕危動植物,為開展科學研究提供了理想的天然實驗室。近年來,隨著科學技術的進步,例如DNA條形碼及分子系統發育學研究極大地推動了科學家們對重點區域生物多樣性的探索,大量隱存物種被發掘和描述。
  • 湍蛙屬的多樣性及系統演化研究取得進展
    此外,對湍蛙屬的系統學研究從上個世紀末開始,主要依據形態學特徵對湍蛙進行種組劃分,並經歷多次變動。近些年,基於Sanger測序獲得的基因片段,湍蛙屬系統發育研究取得了一定進展,重新釐定了一些物種所處的種組位置,但是湍蛙屬內部的系統發育關係、特別是基部支系,一直沒有得到很好的解決。因此亟待開展一個全面的物種多樣性和系統發育研究。
  • 中科院昆明動物所家雞矮小化研究取得系列進展
    央廣網昆明9月26日消息(記者李健飛)近日,中國科學院昆明動物研究所在家雞矮小化研究中獲得系列進展,相關研究成果發表在進化生物學領域雜誌Molecular Biology and Evolution上。人類的馴化和選育使得家雞成為表型多樣性最為豐富的動物之一。
  • 古脊椎所等在角形類系統發育研究中取得進展
    約5000萬年前的早始新世,北美和亞洲出現最早的貘超科成員Heptodon,之後出現的貘犀Hyrachyus被認為是從貘到犀的過渡類群,約400萬年演化後,出現犀超科化石。Hyrachyus的分類和演化十分複雜,該類群是否是所有犀超科化石的祖先類群仍存有爭議。因此,有關犀超科的起源眾說紛紜,僅涉及貘超科或犀超科的系統發育分析,無法對角形類的演化有全面認識。
  • 樹蛙揭喜馬拉雅造山史:板塊碰撞時間在3500萬年前
    但對於該碰撞事件的碰撞時間和模式至今仍備受爭論。在中科院昆明動物研究所和中科院成都生物研究所的合作研究中,對樹蛙類物種進行了系統進化和詳細的生物地理分析,從生物角度為地質學上板塊撞擊這一備受關注的問題提供了獨立的新證據。該研究成果日前在線發表於《美國科學院院刊》。
  • 大連化物所在二維材料谷極化特性研究方面取得新進展
    近日,中國科學院大連化學物理研究所研究員金玉奇、李剛等與新加坡南洋理工大學教授於霆和復旦大學教授叢春曉合作,在二硫化鎢谷極化特性研究方面取得新進展,相關研究成果以內封面文章形式在英國皇家化學學會出版社的Nanoscale Horizons雜誌上發表。
  • 動物所等在重要疫源動物的起源、擴散和適應性進化研究中獲進展
    第四紀晚期以來,大型哺乳動物的滅絕和種群衰減重塑了全球生態系統,那麼誰是如此重大環境變化中的最大受益者呢?已有研究表明,與大型哺乳動物的命運不同,嚙齒類、兔形類、蝙蝠類和食蟲類等中小型哺乳動物類群的滅絕風險較低——預測顯示,未來50年內,嚙齒類動物的多樣性會持續增加。
  • 昆明植物所在糖化學合成研究中取得系列進展
    昆明植物所在糖化學合成研究中取得系列進展 2020-03-17 昆明植物研究所 【字體:  中國科學院昆明植物研究所天然產物合成化學團隊肖國志課題組主要從以下兩方面開展糖化學合成研究工作:(1)發展糖化學合成的新方法和新策略;(2)對具有重要生物活性的糖類天然產物進行化學合成和生物活性研究。
  • 昆明動物所等揭示爬行動物卵生和胎生繁殖模式進化的遺傳機制
    卵生物種都屬於卵性營養,而胎生物種可據胚胎發育的營養來源劃分為卵性營養胎生和胎性營養胎生,不同胎生物種處於卵性-胎性營養連續譜的不同位點上。絕大多數爬行動物處於極端卵性營養一端,但極少數胎生石龍子胚胎發育顯著依賴胎性營養。哺乳動物中的真獸類處於極端胎性營養一端。
  • 【中國科學報】「小」樹蛙驗證「大歷史」
    在中科院昆明動物研究所張亞平院士與德克薩斯大學奧斯汀分校David M.Hillis院士的指導下,成都生物研究所副研究員李家堂等通過對樹蛙類物種的生物地理學研究,揭示了漸新世時期印度板塊和歐亞板塊之間存在著快速的物種交流。近日,該研究在線發表於美國《國家科學院院刊》,被認為是生物學和地質學交叉合作研究的精彩範例。據介紹,印度板塊和歐亞板塊撞擊事件被認為是目前地球上最大和最積極的造山運動。但至今對該事件的碰撞時間等模式仍備受爭論。
  • 西北農林科技大學2020年基礎科學研究取得重要進展
    2020年,西北農林科技大學廣大科教人員堅持「四個面向」,嚴謹治學、追求真理、勇攀高峰,一大批科研團隊圍繞國家重大需求,集智攻關、團結協作、潛心研究,在基礎科學研究方面取得了系列重要研究進展。  農學院:小麥基因組學團隊在大麥適應性進化和物種形成領域取得新進展, 在表型、基因型和轉錄表達等多個層次解析了野生大麥微環境適應性進化的分子機理,為同域物種形成理論提供了最直接的證據,為揭示物種多樣性的來源及植物變異的基礎提供了重要信息。
  • 珊瑚礁發育模式研究取得最新進展
    信息時報訊 (記者 成小珍 通訊員 李淑)近日,中科院邊緣海與大洋地質重點實驗室珊瑚礁及其環境記錄學科組陳天然研究員與澳大利亞昆士蘭大學趙建新教授等合作,在珊瑚礁發育模式研究上取得最新進展,相關研究成果發表在《總體環境科學雜誌》)上。
  • 青藏高原魚類物種形成和進化研究取得新進展
    近日,記者從青海省科技廳了解到,中國科學院西北高原生物研究所承擔的「青藏高原魚類的物種形成和進化研究」取得新進展。通過野外調查,首次在青藏高原冰川湖泊中發現了一個同域物種形成的案例,為同域物種形成理論提供了新的證據。
  • 長春應化所在金屬C-H鍵活化機理研究方面取得進展
    C-H鍵活化是近年來發展最迅速的研究領域之一。C-H的直接官能團化反應由於其具有突出的優點和巨大的挑戰性,一直以來是科學研究的熱點。從分子水平上研究金屬催活化C-H鍵的反應機理,有助於我們了解催化反應歷程,揭示催化劑結構與催化活性
  • 脊椎動物·雙斑樹蛙:大媳婦和小老公
    脊椎動物,兩棲綱,無尾目,樹蛙科,樹蛙屬。 雙斑樹蛙為完全變態發育動物,生命周期中會經歷卵、蝌蚪、成體蛙三個形態。蝌蚪期身體全長約為26毫米左右,身體背面為灰色,腹部帶有無斑黃色,眼睛位於頭背側。 剛從蝌蚪轉為蛙狀的幼蛙體色較為穩定,背部為淺黃褐色,腹部為白色,四肢呈黃色。不過,長到成蛙時,雙斑樹蛙的體色就會變得「五顏六色」,顏色和斑紋有較強的變異性。